GNSS静态数据处理原则.docx

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1、中海达静态数据处理软件HGO基线处理技巧1、基线清理数据量大的时候，基线解算比较耗时GPS观测接收机数量较多时，会因为自然同步产生许多长基线， 即许多相距较远的点连接而成的基线。这些长基线往往同步观测时间不长，属于不必要的基线，对于 控制网质量也无多大益处，所以为了节省计算时间，应在基线解算前将其清理删除。删除时可在图上 选择，也可以在基线表中根据距离选择删除。2、处理超限闭合环基线解算完成后，首先要检查环闭合差（同步或异步环），对于闭合差大的环，应该进行处理。闭合 环超限处理是一项繁琐、耗时的工作，也是GPS控制网数据处理的主要内容。主要的技巧和方法可以归纳为：（1）、基线解算的精度指标rm

2、s和ratio是基线解算质量的参考指标，前者是中误差，后者是 方差比（ratio= rms _max/ rms _min）,rms越小，表明基线解算质量越高，ratio越大，表明整 周未知数解算越可靠，所以重解基线，要关注这两项指标，但是这两项指标只作参考，最重要的指标 还是闭合差。（2）、超限基线处理过程中一些基线要重新解算，解算后会影响到相关环闭合差，所以处理需 要反复进行。作为一般的原则，首先处理相对闭合差较大的环，然后处理环闭合差较小的环。(3 )、整理归纳超限闭合环，分析是否涉及到一条共同基线，例如几组超限闭合环(J012 ,J015 ,J016)、( J013，J015，J102)

3、、.,( J012，J020，J015)就涉及到共同基线 J012-J015，这条 基线有问题的可能性就较大。(4) 、处理时首先分析可能有问题的基线是否必要，如果是连接两个不相邻的点，并且涉及到 环甚多，则可以直接将其删除。(5) 、如果一个闭合差超限的环，相关基线均不能简单删除(删除后影响图形结构，减少了重 要环路)，应该改变基线解算参数，重新计算相关基线。方法是在选中重解基线，更改高度截止角，采样间隔，历元间隔、等设置，保存至选中基线，重新解 算。(6) 、如果反复修改设置重解基线后，仍不能减小环闭合差，则可将闭合差超限环中的基线， 分别与周边的基线组成闭合环，检查其闭合差。如果仅涉及到

4、其中一条基线的环闭合差超限，则可以 将这条基线删除。(7) 、检查环闭合差时，可能会出现两个相同顶点的环，闭合差一个超限，一个不超限。这是 因为某一条基线存在重复基线。这时可以删除超限环中的重复基线。3、三维基线自由网平差(1) 、三维基线自由网平差目的是检查观测值质量，及获取高程拟合所需大地高平差值。GPS 坐标是WGS84系统，GPS工程控制网需要转换到当地坐标系统，所以都是在高斯平面上进行平差。平差中未知参数除了坐标改正数外，还设置了平面坐标转换参数。进行二维平差，要将GPS三维基 线向量投影到高斯平面上，转换时要使用没有加平差改正数的原始三维基线向量。（2）、三维平差不包含外部约束条件

5、，平差合格就说明观测质量合格。规范对于点位中误差的 要求没有明确规定，所以三维基线平差后精度检验，主要指标也是边长（基线）相对中误差，而一般 基线计算后环闭合差合格，三维平差后基线相对中误差就会合格。4、二维约束平差由于经过三维平差检验，所以如果三维平差精度很好，而二维平差精度不合格，则应该是已知数据的 问题。这时可以尝试以下处理方法：（1）、根据已知点坐标计算两两间边长，和GPS网自由网平差坐标计算的边长进行对比，如果和某 一已知点相关的边，两种边长比值与其它边有明显差异时，这个点就可能是有问题的点。但是这种方 法只能识别错误点，对于精度不高的点，难以识别出来。（3）、如果查不出孤立的错误或

6、精度不高的已知点，可以先做二维约束平差，然后输入全部已知数 据，对二维平差值做最小二乘平面坐标转换，平差后已知点采用转换值。这种方法既可以将GPS网 纳入当地坐标系统，又能不受较低精度已知点影响，能够保持GPS网较高的相对进度。5、高程拟合高程拟合拟合模型有：固定差改正，平面拟合，二次拟合。常用固定差改正。高程拟合的质量可以通过分析已知点拟合值和已知值的差异（残差）来判断，差值小拟合质量高，反 之则是拟合质量差。对于控制面积较小的控制网，拟合质量差一般是已知点高程有问题，查找有问题 点的方法类似于二维平面控制网平差。6、静态测量规范系统默认的2009规范要求很严格，相当部分闭合环闭合差很难到达

7、，如果闭合环超限值小，可 以忽略，直接平差。在工程管理区中选中解算不合格的基线，可查看相应基线的解算报告。选中基线后，属性管理器中会 显示相应基线的解算参数，通过修改解算参数（采样间隔、高度截止角、解算类型）、根据残差图 再次剔除不合格的数据，重新解算，可使大部分的基线解算合格。2.1解算参数的修改（1）采样间隔的选取采样间隔的大小决定了参与解算的历元的多少，采样间隔越小，参与解算的历元越多，采样间隔越大， 参与解算的历元越多。因为基线越长，所需的观测时间也越长，所以采样间隔的选取一般依据以下三 个原则。 基线同步观测时间较短时，可缩小采样间隔，让更多的数据参与解算； 同步观测时间较长时，要增

8、加历元间隔，让更少的数据参与解算； 数据周跳较多时，要增加采样间隔，这样可跳过中断的数据继续解算。（2）高度截止角的选取当高度截止角较低时，参与解算的卫星数目多，但低空卫星数据通讯容易被外界干扰，低空卫星质量 差的数据较多；当高度截止角较高时，参与解算的卫星数目少，但高空卫星数据通讯不容易被外界干 扰，高空卫星质量好的数据较多；然而高度截至角过高会导致卫星星座图形的几何分布状况不佳，定 位解算精度反而下降。高度截止角的选取遵循以下两个原则： 当基线详解中查看到的卫星数目足够多，适当增加高度截止角，尽量让高空卫星数据进入解算； 当基线详解中查看到卫星数目比较少时（最低解算要求4颗以上卫星），适当

9、降低高度截止角，尽 量让多一些卫星数据进入解算； 高度截至角不宜过高。（3）解算类型的选取根据波段的接收情况选取。2.2通过残差分析筛选数据所谓残差图就是根据观测值的残差绘制的一种图表。根据残差分析图，可判断影响基线解算结果的数据（质量不好的数据），存在于哪颗卫星或时间段上。鼠标左键选中不合格的基线，单击右键，选择残差分析，即可进入残差分析界面。残差分析图，如下图所示。rL，。壮 msnPmm 口口其,. . .flaiuf. *r *- r岫，.,. r J.I t, -f如“Lj 上图是GPS卫星06的残差图。残差分析图是一种正态分布图，其期望应在横轴附近，大致受随机 噪声与其他因素误差影

10、响而波动，其横轴表示数据采集时间，纵轴表示观测值的残差。残差偏大，说 明信号传播过程中受到的各方面误差影响较大，主要包含多路径效应、对流层或电离层折射影响等因 素，如果残差图发生跳跃性的变化，说明观测中还存在周跳因素。可以对不合格的数据进行剔除，或 取不同解算参数的手段进行精化处理。在使用剔除不合格的数据、反复组合高度截止角、采样间隔、 解算类型等手段后仍不能使基线解算合格的情况下，可删除该条基线（独立基线除外，且删除的基 线条数不能大于总基线的1/10 ）。若基线无法删除，需重测。3处理不合格的闭合环待基线解算合格后，点击工具栏中的【闭合环列表】，检查闭合环的闭合情况，闭合环列表界面下图所示

11、：* 皿我乜OSC4fillTIW.ifi27.137W&2-GOO7-1ZZ5dMIaizzIW14K.711通侦27J6心HL 的皿础时摩却辱枷fuiaiiOuW1 bH.llU17M4.181t isw-qawH&aw-wrIMS?商仲仲牌an*giojmu27M心MCb-t-归妙口却责蜘-00394J99?aiHEgSMfit皿暮mGI7ai29amUffLWCLWK4Wga idw：朔VI-ife闭合差如果超限，需根据基线解算以及闭合差计算的具体情况，对一些基线进行重新解算。具有多次 观测基线的情况下可以不使用或者删除该基线。当出现孤点（即该点仅有一条合格基线相连）的情况 下，必须重

12、测该基线或者闭合环。在基线解算过程中，由多台GNSS接收机在野外通过同步观测采集到的观测数据可用来确定接收机间 的基线向量及其方差-协方差阵。一般来说，普通的工程应用基线解算通常在外业测量期间就进行完 成。然而对于高精度长距离应用，外业测量间的基线解算只是对观测数据质量的初步评估，正式的基 线解算通常是在整个外业观测工作完成后进行的，需要严密详细进行处理。在SGO解算流程中，基线解算是最终网平差操作的必由之路，只有基线解算合格，才有可能得到合 格的GNSS测量控制网。基线解算过程也是内业处理人员最密切关注的部分，因为它涉及到的多种解 算策略选择，都要根据实际情况进行灵活变通。软件在此的工作就是

13、忠实地执行测量人员的决策，但 是最终决定是否可以继续进行网平差操作，还是需要测量人员在这一步进行细致的调整，使基线成果 合格不超限。基线解算结果的优劣决定因素分为两部分，其一是数据源的质量。我们在质量检查” 中已经对观测数据的质量有大致把握，比如其数据量是否充分、多路径效应的误差影响是否需要进行 更多考虑、观测过程的周跳情况是否严重等等。数据源质量能够决定基线解算超限情况，但更重要的 是测量人员需要根据这些质量因素决定某些数据是否参与差分解算，或者采用什么样的观测值组合方 式能够最大限度地削弱误差的影响，使无需重测就可解算合格。该部分对测量人员的专业知识与工 作经验提出要求，本文在讲述SGO具

14、体操作的同时也会给初次使用类似的静态测量软件的人有所引 导。首先我们先对SGO基线解算步骤进行简单说明：基线处理设置点击基线处理设置”，选择基线解算的参数，包括分段最小历元、周跳探测方法、高度截止角、数 据采样间隔、卫星系统、解算策略、模型应用等等，还可以根据情况设定参与解算的具体卫星。瞄mi卫星分谜小历元30周月蹶测方涯Kalman目度基1L甬15亲祥间隔30固定牵3.000使用GPS匠皇使用GLOMA曙叵呈睥俱叵是L1/EHL1+L2/E1+E2 无电篱层组合 L5/E3L1+L2+L5/B1+B2+B3诵定瓣设定完毕参数后，点击基线处理”，选择要处理的基线，并开始处理。基线解算精化处理基

15、线解算精化处理即不断修改不合格基线的解算参数，设定基线解算策略，不断尝 试直到合格。当然，这种尝试并不是无规律可循。那么，什么样的情况会导致基线处理不合格？遇 到不同的情况应该怎么处理？首先应该明确一点：基线解算失败的原因林林总总，不可一言以蔽之; 软件使用的基线解算方法也绝未穷尽。任何软件都不能声称自己最为全面、准确地覆盖了所有解算算 法。SGO使用的五种解算类型是当前最为常用、经历实践检验的较为全面的解算类型，一般情况下 的观测值通常都能通过一定的参数组合解算成功。如果您在使用过程中发现排除数据质量问题出现的 基线解算无法合格的情况，请务必联系我们，我们会认真对待您在使用SGO中出现的一切

16、问题并乐 意为您解决！下面，我们来了解一下常见的基线解算失败原因以及对应的办法。a.基线起点坐标设定不准确基线解算得到的结果是基线向量，是一段有向线段。起点坐标不准确会 导致基线出现尺度和方向上的偏差。对于起点坐标设定不准确的判定，目前并没有方法能够进行直 接探测。大多数情况是由于测量人员的误操作，比如在进行天线高的量取时记录错误或者导入数据到 软件时输入错误。因此需要测量人员保证天线高数据记录正确并且仔细核对测站信息中对应测站的天 线高。另一种情况是由于观测时间太短以至于其概略坐标计算精度略低，对基线解算质量产生一定 影响。该情况可以对观测时间进行大致判断，利用SGO的基线方向交换起止”功能

17、，将起点设定 为 观 测 时 间 略 长 的一端。 如 下 图 ：1 uwj nw1 n j# 攀(12) rcT mec/tiM-i yycijbD7204199COEB.1721919 9C0E E.190 效据编辑君 7204199D0FB 忌 704159E0GB瀚 7204199F0HB 岛 704199COEB 秘 72041MDOFE 瑜 72041&9E0GBw 麝启用/禁用EPS启用/禁用秘 704199F0HB搞 7219199CDEB胴除忘 7219199DOFB7219199EOGE而 7219199F0HB析T移动站(国就昵凝 W)?闭台环(0)日志窗口综上，基线起点

18、坐标不准确所带来的解算结果影响一般只能通过测量人员反复核查避免误操作，以及 适当加长观测时间来进行规避。b.测站卫星观测时间太短某些测站的某些卫星观测时间可能太短， 导致进行测站间卫星双差时可用的数据量减少，从而使得这些卫星的模糊度无法固定，最终令整条基 线的解算受到影响。这种问题可以通过查看测站的卫星观测信息来进行初步判断。在SGO中，可以通过编辑测站”功能直观查看每个测站的每颗可视卫星的观测情况，如下图：旦星2019-07-182019-07-181200:00归COEB采样回隔50而元总数7知12:55:551G01G02 L1G03 L1G06 L1311 L1G17 1G19 1G2

19、2 L1G28G30 L1F.06 :可以看到上图中G11的观测量较少，可能对基线解算造成影响。解决的办法之一是直接在界面中双击G11禁用此颗卫星加入解算，并保证除外还有充足卫星可供解算。解决的办法之二是适当减小基线解算参数中的分段最小历元和采样间隔参数，这样可以使解算时利用更多数据，但也存在另一方面问题：当观测条件不佳的时，这一举措会使整体解算加入更多观测质量不佳的数据，反而不利于基线解算。因此重点是经过多次尝试找到一个相对最优的参数组合。c.观测值中含有较为严重的周跳观测过程中存在未检测出的周跳会使解算结果的残差发生较明显的跳变，可以查看基线的解算报告或者查看基线的残差分析图发现端倪，如下

20、图：nin -5.&14-G30 5td ftOC7 Tican C.0mni C.&I7欧(LD1Icm-CDDJ-CJD1I.y., .-* - ,可以看到上图中的残差在某个时段发现了突变似的跳跃，这说明观测值中含有周跳。对于这种问题, 可尝试更换基线解算参数设置中的周跳探测方式，或者剔除含粗差影响较大的数据重新进行解算。具体方法：在测站的编辑测站”中拖动选择某个时段范围内的数据进行禁用，如下图：201-07-19201&-07-19卫屈 14:00007704199EOE3B 芸样间隔 5,0,万元苍数了EQ14:39:53a ijli .R07 R1koaR12R.13 R1 (R14

21、R22 R1IQ 14:375 -o 2D19-07-1S 1R23孥止阳鼻rxd.观测时段多路径效应比较严重观测时段内多路径效应比较严重会导致残差分析图的结果普遍偏大，如下图：min 0.030G09 &td D.026 mean 0.075max 0.1330.1200.103。醐0.0680.0510.034. . , . . . . .一一可以看到上图残差虽然极差不大，可是普遍数值比较高，最小值也不在0附近，所以可以认为观测时 段内这颗卫星的多路径效应比较严重。这种情况需要考虑删除这一时段或者该卫星来剔除多路径的 影响；或者适当提高高度截止角，这样能减少一部分因低角度地面反射带来的多路

22、径效应影响。但如 此具有盲目性，因为并不是所有的多路径效应都是低高度角弓I起的，且过高的高度截止角反而会降低 卫星的几何精度因子，导致定位精度降低。e.观测时段的对流层或电离层折射影响偏大对流层和电 离层的折射影响也体现在观测值残差中，表现为残差结果的波动，不过并没有周跳似的跳变，其波动程度一般较小，不超过一周，但却能较明显看出这种波动，如下图：min -0.019G28 std 0.013 mean 0.007max 0.0330.0260.0180.0090.-0.009-.015 .宇- .-. . - - - - , . .- *i .iLi3. . .这种情况可以使用下面的解决办法：

23、方法一：略微提高高度截止角。电离层延迟和对流层延迟是和路径相关的延迟，因此如果减少卫星信号传播过程中经过的距离，便可以一定程度上减少这两方面的误差。倾斜入射的卫星必定比垂直入射的卫星在大气中经历的距离要长；不过与多路径的处理方式相似，这样也具有一定盲目性，所以不可无限度地提高高度截止角。方法二：采用不同的解算类型进行解算。SGO中有无电离层组合”的基线解算类型可供选择，当观察到电离层延迟因素影响较大时，可适当选用此解算类型进行解算。闭合环检查基线解算合格并不是基线解算过程的结束。需要考虑基线组成的闭合环限差是否超限，对基线的整体解算质量进行评估。点击闭合环列表”可以查看闭合环质量，关注各方向闭

24、合差及闭合限差，如下图：上图中质量”一栏均为合格或者检查，就说明整体基线解算基本符合控制网要求。如果遇到超 限”，就需要重新考虑构成闭合环的基线，重新解算对应基线，或者在不破坏网型的基础上舍弃一些 质量不佳的环，最终达到所有的闭合环都符合要求。经过上面步骤的基线处理，便可以进行下一步 网平差。五、网平差基线解算仅能得到基线向量，而无法确定绝对位置，因此需要在网平差过程中引 入绝对位置基准，从而确定GPS网中点在指定参考系下的坐标以及其他所需参数的估值。同时，也 可以通过平差消除测量中的一些误差并评定GPS网精度。网平差过程要经过自由网平差、三维约束 平差、二维平差与高程拟合。这些过程都在SGO软件内部自动处理，用户只需要设定控制点即可。点 击编辑控制点”，选择测站点并输入相应坐标，如下图：可使用的控制点类型有平面控制点、三维空间控制点等类型，用户可以根据自己的已知点类型进行选。此瓯席眯橙ESSND s 触工同d旺一加碧精zkEss邻四倏现、削钗精小lhffi招皿同虽 则中E=城